新算法可將患者做核磁共振的時間縮短到15分鐘

核磁共振成像技術(shù)自誕生之后就被譽為一種革命性的醫(yī)學(xué)診斷工具，不但大幅提高了診斷精度，還極大地推動了醫(yī)學(xué)、神經(jīng)生理學(xué)的發(fā)展。

核磁共振這樣成像

核磁共振成像技術(shù)是通過激活人體不同組織中的氫核使其產(chǎn)生共振并捕獲其發(fā)射出的電磁波的方式來獲得圖像的。但它并不能像X光檢查一樣進行一次短暫的照射就能成像，而通常需要在同一部位采集多張圖像并使其形成序列，因此采集時間較長、成像速度較慢。過長的采集時間一方面降低了設(shè)備的使用率;另一方面也往往會引起患者不適，導(dǎo)致病人呼吸、心跳、胃腸蠕動的大幅變化，產(chǎn)生偽影，影響成像質(zhì)量。因此，如何縮短掃描時間，開發(fā)出快速掃描技術(shù)，一直以來都是科研人員關(guān)注的熱點。但這種檢查方式仍然存在著一些不足，耗時較長便是其中最為突出的一點。如果要獲得較高的精度，患者往往需要在儀器中等待長達40多分鐘的時間，這不但降低了設(shè)備的利用率，也容易讓人感到不適。據(jù)美國麻省理工學(xué)院網(wǎng)站報道，該校電子研究實驗室日前開發(fā)出的一種新型算法就能解決這一問題，將這一漫長的時間縮短到15分鐘。相關(guān)論文發(fā)表在《核磁共振醫(yī)學(xué)》雜志上。

新算法讓等待不再漫長

由麻省理工學(xué)院的科學(xué)家所開發(fā)出的這套算法就能較好的解決這一問題，該算法能夠通過一個基準數(shù)據(jù)來產(chǎn)生圖像，而不必每次都從頭開始，這樣就大大縮短了掃描所需要的時間。

新算法中，研究人員事先輸入了各個不同部位的解剖結(jié)構(gòu)、功能、外觀等信息，以此來產(chǎn)生掃描設(shè)備所需要的基準數(shù)據(jù)，并在此基礎(chǔ)上提高掃描速度。就以大腦掃描為例，之前機器只能一張接著一張連續(xù)掃描，而現(xiàn)在借助新的算法，軟件將具有一定的“學(xué)習(xí)”能力，能夠根據(jù)前一張的掃描圖像推斷下一張大概的樣子，掃描設(shè)備在產(chǎn)生每一個像素點時，新算法都會首先作出判斷：哪些新的信息是需要重新構(gòu)建的，哪些可以借用先前掃描過的信息。此外，新算法還能根據(jù)前一次掃描的圖像來預(yù)測下一次掃描位置以及不同類型組織的邊界。

同時，為了避免這樣的策略對后續(xù)的掃描產(chǎn)生過多的影響，算法中并沒用加入太多的限制，這樣即便是一些特別的組織也能被準確成像。這些努力最終使核磁共振掃描的時間從45分鐘縮減到了15分鐘。

研究人員稱，雖然這種快速掃描方法對圖像質(zhì)量有輕微影響，但與現(xiàn)有核磁共振儀所采用的算法相比仍然極具競爭力。

GPU或能突破最后難關(guān)

據(jù)介紹，目前該小組正在設(shè)法完善這一算法，以進一步縮短將原始數(shù)據(jù)輸出為可供醫(yī)生直接閱讀的圖像的時間。因為，如果讓新算法運行在傳統(tǒng)計算機處理器上，這一步耗費的時間甚至比在常規(guī)核磁共振成像儀上的用時還要多。但研究人員相信，隨著計算機硬件技術(shù)的快速發(fā)展，這一問題應(yīng)該很快就能得到解決。

負責該項目的麻省理工學(xué)院電氣工程和計算機科學(xué)副教授阿爾法·艾達斯坦森說，計算機圖形處理器(GPU)就是一個很好的選擇，用其完成這樣的任務(wù)將會比普通處理器更快更高效。目前他的一個學(xué)生正在進行這方面的嘗試。

斯坦福大學(xué)的磁共振系統(tǒng)研究實驗室主任德懷特·西村說，該小組所進行的這項工作很有意義，它不但能大幅減少檢查時間，還能方便地用于臨床檢查設(shè)備，具有極大的應(yīng)用價值。